DE2255498C2 - Process for the production of a catalyst for the dehydrogenation of saturated to correspondingly unsaturated hydrocarbons - Google Patents
Process for the production of a catalyst for the dehydrogenation of saturated to correspondingly unsaturated hydrocarbonsInfo
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Description
Die f rfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung •iines Katalysators durch Einarbeiten von mindestens einem Metall der Gruppe VI A oder VII A des periodischen Systems, welches Molybdän, Wolfram oder Rhenium sein kann, und von mindestens einem Metall der Gruppe III B, IV B und V B des periodischen Systems, welches Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Zinn, Blei, Antimon oder Wismut sein kann. In einen Aluminlumcxldträger durch Aufbringen der Metalle auf das Aluminiumoxid, anschließendes Trocknen, Calcinieren und gegebenenfalls Reduzieren bei einer Temperatur von 350 bis 700° C unter einem Wasserstoffstrom, wobei der Katalysator eine spezifische Oberfläche von etwa 20 bis 150 mVg, vorzugsweise von 40 bis 80 m2/g besitzt.The invention relates to a process for producing a catalyst by incorporating at least one metal from group VI A or VII A of the periodic table, which can be molybdenum, tungsten or rhenium, and from at least one metal from group III B, IV B and VB of the periodic system, which can be gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, antimony or bismuth. In an aluminum carrier by applying the metals to the aluminum oxide, then drying, calcining and optionally reducing at a temperature of 350 to 700 ° C under a stream of hydrogen, the catalyst having a specific surface area of about 20 to 150 mVg, preferably 40 to 80 m 2 / g possesses.
Der Katalysator eignet sich speziell zum Dehydrleren von gesättigten zu entsprechenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen mit der gleichen Anzahl Kohlenstoffatome In dem Molekül.The catalyst is especially suitable for dehydrating saturated to corresponding unsaturated hydrocarbons with the same number of carbon atoms in the molecule.
Eine sehr wichtige Verwendung der vorliegenden Erfindung besteht In der Dehydrierung der geradkettigen paraffinischen Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 40 Kohlenstoffatomen. Die Produkte der Dehydrierung der geradkettigen Kohlenwasserstoffe stellen nämlich einen bemerkenswerten Grundstoff für die Herstellung von Relnigjngsmlttelkomposltlonen von der Art der Sulfonate oder Sulfate von alkylaromatlschen Verbindungen dar. die anfällig für den biologischen Abbau sind.A very important use of the present invention is in the dehydrogenation of the straight chain paraffinic hydrocarbons with 3 to 40 carbon atoms. The products of the dehydrogenation of the straight-chain hydrocarbons represent a Remarkable raw material for the production of chemical compounds of the sulphonate type or sulfates of alkyl aromatic compounds which are susceptible to biodegradation.
Eine weitere wichtige Verwendung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Produkte der Dehydrierung abzutrennen und sie dann durch OXO-Synthese In langkeitlge Alkohole umzuwandeln.Another important use of the present invention is in the products of dehydration to separate them and then by OXO synthesis in langkeitlge To convert alcohols.
Eine weitere Verwendung der Erfindung Ist die Dehydrierung der 3 bis 40 Kohlenstoffe pro Molekül enthaltenden naphthenischen Kohlenwasserstoffe Und Insbesondere der naphthenischen Kohlenwasserstoffe mit 5, 6, 7 oder 8 Kettengliedern; während der Dehydrierung dieser letzteren Kohlenwasserstoffe werden die Naph» thene fast Völlig zu aromatischen Kohlenwasserstoffen Umgewandelt.Another use of the invention is Dehydrogenation of the naphthenic hydrocarbons containing 3 to 40 carbons per molecule, And in particular of naphthenic hydrocarbons with 5, 6, 7 or 8 chain links; during dehydration of these latter hydrocarbons are the naph » thene almost entirely to aromatic hydrocarbons Converted.
Es Ist bekannt, daß die gesättigten Kohlenwasserstoffe durch katalytlsche Dehydrierung In ungesättigte Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden können. Eine Vielzahl von Verfahren und Katalysatoren sind zur Dehydrierung von η-Paraffinen zum Zwecke der Gewinnung von entsprechenden Olefinen eingesetzt worden. Ein typisches Beispiel Ist die Dehydrierung des η-Butan In Butene, und zwar mittels eines aus Chromoxid auf Aluminiumoxid bestehenden Katalysators. Von den anderen vorgeschlagenen Katalysatoren seien die aus Edelmetallen wie Platin und Palladium auf einem Träger wie Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder deren Kombinationen genannt.It is known that the saturated hydrocarbons by catalytic dehydrogenation into unsaturated hydrocarbons can be converted. A variety of methods and catalysts are used for dehydrogenation of η-paraffins have been used for the purpose of obtaining corresponding olefins. A typical one Example is the dehydrogenation of η-butane in butene, and by means of a catalyst consisting of chromium oxide on aluminum oxide. Suggested by the others Catalysts are those made of precious metals such as platinum and palladium on a carrier such as aluminum oxide, Called silicon oxide or combinations thereof.
In der DE-AS 20 32 495 Ist ein saurer Katalysator beschrieben, der Platin, Rhenium, Germanium enthält und eine Oberfläche von 100 bis 500 mVg, vorzugsweise 175 mVg besitzt.In DE-AS 20 32 495 is an acidic catalyst described, which contains platinum, rhenium, germanium and a surface area of 100 to 500 mVg, preferably 175 mVg.
Die US-PS 35 84 060 beschreibt einen Dehydrierungskatalysator aus einem Platingruppenelement, Rhenium und Zinn auf porösem Träger, vorzugsweise mit Alkali- und Erdalkali-Metall zur Neutralisation des sauren Charakters. US Pat. No. 3,584,060 describes a dehydrogenation catalyst composed of a platinum group element, rhenium and tin on a porous carrier, preferably with alkali and alkaline earth metal to neutralize the acidic character.
in der US-PS 3ό 17 510 ist ein Hydrierurigskaiaiysaior beschrieben, der Rhenium, Germanium und ein Element der Gruppe VIII des periodischen Systems enthält.in US-PS 3,157,510 is a Hydrierurigskaiaiysaior which contains rhenium, germanium and an element of Group VIII of the periodic table.
Die Untersuchung dieser In bekannten Verfahren verwendeten
Katalysatoren hat eine übermäßig starke Bildung von Kohlenstoff oder Koks und eine rasche Verminderung
der Aktivität des Katalysators ergeben. Außerdem kommt es bei diesen Katalysatoren zu störenden
Nebenreaktionen wie der Krackung, der Aromatisierung, der Isomerisation des Gerüstes und der Bildung
von mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen wie der Diene und der Trlene. Da das gewünschte Produkt Im
allgemeinen ein monoäthylenlscher Kohlenwasserstoff 1st, vermindern diese Nebenreaktionen die Wirksamkeit
der Verfahren, so daß sich diese Verfahren sowie die verwendeten
Katalysatoren als wirtschaftlich wenig Interessant erweisen.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgäbe
zugrunde,Investigation of these catalysts used in known processes has shown excessive formation of carbon or coke and a rapid decrease in the activity of the catalyst. In addition, these catalysts lead to disruptive side reactions such as cracking, aromatization, isomerization of the skeleton and the formation of polyunsaturated hydrocarbons such as dienes and trlene. Since the desired product is generally a monoethylene hydrocarbon, these side reactions reduce the effectiveness of the processes, so that these processes and the catalysts used prove to be of little economic interest.
In contrast, the present invention is based on the tasks
- einen Katalysator zu einem Verfahren zur Dehydrierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen zu schaffen, wobei die unerwünschten Nebenreaktionen wie die Krackung, die Aromatisierung und die Isomerisation In ganz erheblichem Umfange verringert werden,- to create a catalyst for a process for the dehydrogenation of saturated hydrocarbons, the undesirable side reactions such as cracking, aromatization and isomerization To be reduced to a very considerable extent,
- einen Katalysator zu einem Verfahren zur Dehydrierung von gesättigten Kohlenwasserstoffen zu monoät vienlschen Kohlenwasserstoffen zu schaffen, und zwar mit einer minimalen Umwandlung zu polyäthylenlschen Kohlenwasserstoffen,- A catalyst for a process for dehydrogenation from saturated hydrocarbons to monoätvienlschen hydrocarbons, and with a minimal conversion to polyethylene Hydrocarbons,
- einen Katalysator zu einem Verfahren zu schaffen, mit .1»nen die gesättigten Kohlenwasserstoffe bei minimaler Koksblldu.ig und Aufrechterhaltung einer langanhaltenden, sehr hohen Katalysatoraktivität dehydriert werden können- To create a catalyst for a process with .1 »nen the saturated hydrocarbons at a minimum Koksblldu.ig and maintaining a long-lasting, very high catalyst activity can be dehydrogenated
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Neutrallsatlonswärme des Aluminiumoxids Infolge Ammoniakadsorption weniger als 10 Kalorien pro Gramm Katalysator be! 320" C und einem Druck von 3OC mm Quecksilber hat.According to the invention, this object is achieved with a method of the type mentioned above solved in that the Neutrallsatlonswärme of the aluminum oxide Less than 10 calories per gram of catalyst due to ammonia adsorption! 320 "C and a pressure of Has 3OC mm of mercury.
Die Azidität des Katalysators wird hler durch den bekannten Ammoniakadsorptionstest bestimmt, wie er z.B. in dem »Journal of Catalysis, 2, 211—222 (1963)« beschrieben wird. Die Methode besteht darin, daß der Katalysator unter Vakuum (0,01 mm Quecksilber) auf 600° C bis zur völligen Entgasung erhitzt wird (haupU sächlich, um das Wasser und die unerwünschten Venin*The acidity of the catalyst is reduced by the known ammonia adsorption test determines how he e.g. in the "Journal of Catalysis, 2, 211-22 (1963)" is described. The method is that the Catalyst is heated under vacuum (0.01 mm mercury) to 600 ° C until it is completely degassed (haupU to the water and the unwanted venin *
relnlgungen zu beseitigen); dann gibt man den Katalysator bei 320° C In einen Kalorimeter, führt Ammoniak In einer Menge zu, daß der Druck des Systems schließlich 300 mm Quecksilber beträgt, und mißt die freigewordene Wärmemenge.remedies to remove); then you give the catalyst at 320 ° C In a calorimeter, ammonia adds in an amount that the pressure of the system eventually increases 300 mm of mercury and measures the amount that has been released Amount of heat.
Der Katalysator muß also eine Neutralisatlonswärme Infolge Ammonlakadsorptlon haben, die weniger als etwa 10 Kalorien pro Gramm Katalysator bei 320° C und einem Druck von 300 mm Quecksilber beträgt (die Neutrallsatlonswärme bei dem als Träger verwendeten Alumlnlumoxld Ist praktisch gleich, d. h. sie liegt unter 10 Kalorien pro Gramm Katalysator). Der Katalysator muß ferner eine spezifische Oberfläche von etwa 20 bis 150 mVg, vorzugsweise zwischen etwa 40 und 80 mVg haben; das Porenvolumen des Katalysators Hegt z. B. zwischen etwa 0,4 und 0,8 cmVg, wobei mindestens 75% der Porosität Poren vono einem mittleren Durchmesser zwischen 100 und 500 Ä entsprechen. (Die spezifische Oberfläche und das Porenvolumen des als Träger verwendeten Aluminiumoxids sind also den vorstehend genannten Werten praktisch gleich.)The catalyst must therefore have a heat of neutralization due to ammonia adsorption which is less than about 10 calories per gram of catalyst at 320 ° C and a pressure of 300 mm of mercury (the heat of neutralization in the aluminum oxide used as a carrier is practically the same, i.e. it is less than 10 calories per gram of catalyst). The catalyst must also have a specific surface area of about 20 to 150 mVg, preferably between about 40 and 80 mVg; the pore volume of the catalyst Hegt z. B. between about 0.4 and 0.8 cmVg, with at least 75% of the porosity pores of o correspond to a mean diameter between 100 and 500 Å. (The specific surface and the pore volume of the aluminum oxide used as a carrier are therefore practically the same as the values mentioned above.)
Die Aiurniniutriüjiidarien, die man als Träger verwenden kann, sind nicht alle äquivalent, und man verwendet vorzugsweise •/-Alumlnlumoxidkügelchen (z. B. das tetragonale y-Alumlnlumoxid). Man kann jedoch auch andere Aluminiumoxldagglomerate wie Extrudate oder Plättchen verwenden, die den vorgerannten Bedingungen entsprechen.The Aiurniniutriüjiidariums that are used as carriers are not all equivalent, and it is preferable to use • / -Aluminum oxide beads (e.g. the tetragonal y-aluminum oxide). But you can too other alumina agglomerates such as extrudates or Use tiles that meet the aforementioned conditions.
Wenn die Azidität des Aluminiumoxidträgers zu stark befunden wird, kann man sie dadurch verringern, daß man vor oder nach dem Zuführen der dehydrierenden Elemente bestimmt basische Verbindungen oder solche Verbindungen zusetzt, die sich unter Hen Umsetzungsbedingungen zersetzen können und dadurch basische Verbindungen ergeben. Als Beispiele solcher Verbindungen sind die Oxide und Hydroxide von Alkdll- oder Erdalkalimetallen sowie die Karbonate und andere Salze schwacher Säuren (Dissoziationskonstante vorzugsweise unterhalb 10 3) der gleichen Metalle, z. B. Soda, Kalium, Natriumkarbonat, Kaliumkarbonat, Calclumacetat, Natrlumnltrat oder Magnesiumacetat, zu nennen. Es Ist Im allgemeinen nicht erforderlich, mehr als 2% oder sogar mehr als 1% basische Verbindung zuzusetzen (In Gewicht Im Verhältnis zum Katalysator).If the acidity of the alumina support is found to be too strong, it can be reduced by adding certain basic compounds before or after adding the dehydrating elements or compounds which can decompose under the reaction conditions and thereby give basic compounds. Examples of such compounds are the oxides and hydroxides of alkali or alkaline earth metals and the carbonates and other salts of weak acids (dissociation constant preferably below 10 3 ) of the same metals, e.g. B. soda, potassium, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium acetate, sodium nitrate or magnesium acetate. It is generally not necessary to add more than 2% or even more than 1% basic compound (by weight in relation to the catalyst).
Der Gesamtgehalt an Metall der Gruppen VI A und VII A, angegeben In Gewicht Im Verhältnis zum Katalysator, liegt zwischen 0,01 und 1% und vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5*.. der an Elementen der Gruppen III B, IV B und V B Hegt zwischen 0,1 und 1% und vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5%, und der der EIemente der Gruppe VIII, sofern vorhanden, liegt zwischen 0,01 und 1*The total content of metal in groups VI A and VII A, given in weight in relation to the catalyst, is between 0.01 and 1% and preferably between 0.1 and 0.5 * .. that of elements of the groups III B, IV B and V B is between 0.1 and 1% and preferably between 0.1 and 0.5%, and that of the elements of group VIII, if available, is between 0.01 and 1 *
Die dehydrierenden Elemente (Metalle der Gruppen VI A, VII A und Elemente der Gruppen III B. IV B, V B) können gesondert oder gleichzeitig auf den Träger aufgebracht werden, und zwar In Form von Lösungen, In denen sie enthalten sind, z. B. von Ammonium-, Natriumoder Kallum-meta- oder para-Wolframat, von Ammonium-, Natrium- oder Kallum-para-Molybdat. von Perrhenlumsäure. Ammonium-, Natrium- oder Kaliumperrhenat, Gallium-, Indium-, Thallium-, Germanium-, Zinns Blei-» Antimon- Und Wismutnitrat, -chlorld und * oxalal,The dehydrating elements (metals of groups VI A, VII A and elements of groups III B. IV B, V B) can be applied separately or simultaneously to the carrier, namely in the form of solutions, In which they are included, e.g. B. of ammonium, sodium or Callum meta- or para-tungstate, from Ammonium, sodium or potassium para-molybdate. of perrhenlumic acid. Ammonium, sodium or potassium perrhenate, Gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, antimony and bismuth nitrate, chlorld and * oxalal,
Nach Aufbringen der dehydrierenden Elemente auf den Träger wird der Katalysator getrocknet, durch Erhltzen In oxydierender Atmosphäre bei einer Temperatur von z. B. 300 bis 600" C kalziniert, dann während 2 bis 30 Stunden Unter einem Wasserstoffström bei einer Temperatur von z. B. 350 bis 700° C reduziert, und zwar bei einem stündlichen Wasserstoffdurchsatz in der Größenordnung des 100- bis IQOOfachen Katalysatorvolumens. Dieser letzte Vorgang erfolgt vorzugsweise In dem Dehydrlerungsreaktlonsgefäß. Man kann die KaIzInIerung auch weglassen und die Reduktion direkt durchführen. After the dehydrating elements have been applied to the support, the catalyst is dried by heating In an oxidizing atmosphere at a temperature of e.g. B. 300 to 600 "C, then for 2 to 30 Hours Under a stream of hydrogen at a temperature of e.g. B. 350 to 700 ° C reduced, namely at an hourly hydrogen throughput in the order of 100 to 10000 times the catalyst volume. This last operation is preferably carried out in the dehydration reaction vessel. One can do the caIzination also omit and carry out the reduction directly.
Die Einsatzbedingungen dieser Katalysatoren sind nicht gleichgültig. Zur Erzielung akzeptabler limwandlungsgrade muß die Temperatur bei der Dehydrierung von geradkettigen paraffinischen Kohlenwasserstoffen zv/lschen 300 und 600° C und vorzugsweise zwischen 400 und 500° C liegen, bei stündlichen Volumendurchsätzen an flüssigen gesättigten Kohlenwasserstoffen In der Größenordnung des 0,1- bis 30fachen und vorzugsweise des 2-Lis lOfachen des Katalysatorvolurnens und bei absoluten Drücken von 0,1 bis 20 Bar und vorzugsweise von 1 bis 5 Bar. Der Wasserstoffpartlaldruck ist von großer Bedeutung für die Stabilität dieser Katalysatoren; das Molverhäknls Wasserstoff/Kohlenwasserstoffe am Eingang des Resktionsgefäßes kann zwischen 0,1 und 30 und vöneühäiu."weise zwischen 2 und 20 und vorzugsweise zwischen 8 und 15 liegen. Zur Erzielung guter Umwandlungsgrade muß die Temperatur bei der Dehydrierung cyclischer Kohlenwasserstoffe zwischen 300 und 600° C und vorzugsweise zwischen 500 und 600° C Hegen, bei stündlichen Volumendurchsätzen an flüssigen Kohlenwasserstoffen in der Größenordnung des 0,1- bis 20fachen und zweckm.ißigerweise des 2- bis lOfachen des Katalysatorvolumens und bei absoluten Drücken von 1 bis 60 Bar und vorzugsweise von 5 bis 40 Bar. Der Wasserstoffpartialdruck Ist von großer Bedeutung für die Stabilität dieser Katalysatoren: das Molverhältnis Wasserstoff/Kohlenwasserstoffe am Eingang des Reaktionsgefäßes kann zwischen 0,5 und 30 und vorteilhafterweise zwischen 2 und 10 liegen Als Beispiele für dehydrlerbare Kohlenwasserstoffe selen neben den Kohlenwasserstoffgemische enthaltenden Fraktionen des Propan, das n-Butan, das Isobutan, das Isopentan, das η-Hexan, das n-Heptan, das n-Dodekan, das n-Hexadokin. das Cyclopentan, das Cyclohexan, das Cycloheptan, das Cyclooctan und die Methylcyclopentane genannt.The conditions of use of these catalysts are not indifferent. To achieve an acceptable degree of lim conversion must be the temperature in the dehydrogenation of straight-chain paraffinic hydrocarbons Between 300 and 600 ° C and preferably between 400 and 500 ° C, with hourly volume flow rates of liquid saturated hydrocarbons in the order of magnitude 0.1 to 30 times and preferably 2 Lis 10 times the catalyst volume and at absolute Pressures from 0.1 to 20 bar and preferably from 1 to 5 bar. The hydrogen partial pressure is high Importance for the stability of these catalysts; the molar ratio hydrogen / hydrocarbons at the entrance of the resection vessel can be between 0.1 and 30 and between 2 and 20 and preferably between 8 and 15. In order to achieve good degrees of conversion, the temperature during the dehydrogenation must cyclic hydrocarbons between 300 and 600 ° C and preferably between 500 and 600 ° C Hegen, at hourly volume flow rates of liquid hydrocarbons in the order of 0.1 to 20 times and expediently 2 to 10 times the Catalyst volume and at absolute pressures from 1 to 60 bar and preferably from 5 to 40 bar. The Hydrogen partial pressure Is of great importance for the stability of these catalysts: the molar ratio hydrogen / hydrocarbons at the entrance of the reaction vessel can be between 0.5 and 30 and advantageously between 2 and 10. As examples of dehydrable Hydrocarbons selenium in addition to the fractions of propane containing hydrocarbon mixtures, the n-butane, isobutane, isopentane, η-hexane, n-heptane, n-dodecane, n-hexadokine. the cyclopentane, called the cyclohexane, the cycloheptane, the cyclooctane and the methylcyclopentane.
Die nachstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.The following examples serve to illustrate the present invention.
Eine Fraktion von normalen Cin-C^-Kohlenwasserstoffen wird in einem Dehydrlerungsreaktlonsgefäß aus Stahl, dessen Innerer Durchmesser 2 cm und dessen Länge 40 cm beträgt, mit einem Katalysator A, aus Rhenium und Zinn auf y-Alumlnlumoxldkügelchen In Kontakt gebracht. Dieser Katalysator Ist durch Imprägnieren von ; -Aluminlumoxldkügelchen einer spezifischen Oberfläche von 69 mVg und eines Porenvolumens von 58 cm' pro 100 g hergestellt worden (75% dieses Porenvolumens entsprechen Poren mit glnem mittleren Durchmesser zwischen 100 und 500 A). Die Neutrallsatlonswärme Infolge Ammonlakadsorptlon betrug bei diesem y Aluminiumoxid 7 Kalorien pro Gramm. Man Imprägniert zunächst 100 g dieser Aluminlumoxldkügelchen mlv 58 cm1 einer wäßrigen Lösung, die 20,4 cm' einer 0,98 Gew,*% Rhenium enthaltenden Perrhenlumsäurelö' süng enthält. Nach dem Imprägnieren und Trocknen setzt man 0,3il g Zlnn-ll-Chlorld auf 2 Moleküle Wasser zu. Nach 3 Stunden Kontakt haben die Aluminiumoxid* kügelchen die Lösung völlig absorbiert. Man trocknet 6 Stunden bei 100° C Im Trockenschrank und kalziniert dann 2 Stunden lang bei 400° C unter Luftstrom, dannA fraction of normal Cin-C ^ -hydrocarbons is brought into contact in a dehydration reaction vessel made of steel, the inner diameter of which is 2 cm and the length of which is 40 cm, with a catalyst A, made of rhenium and tin on γ-aluminum oxide spheres. This catalyst is made by impregnating; -Aluminum oxide spheres with a specific surface area of 69 mVg and a pore volume of 58 cm 'per 100 g have been produced (75% of this pore volume corresponds to pores with a smooth mean diameter between 100 and 500 Å). The result Neutrallsatlonswärme Ammonlakadsorptlon was 7 calories per gram in this y alumina. Impregnating initially 100 g of this 58 cm Aluminlumoxldkügelchen mlv 1 of an aqueous solution containing 20.4 cm 'of a 0.98 wt,% * rhenium containing Perrhenlumsäurelö' includes Sueng. After impregnation and drying, 0.3il g of Zlnn-II-Chlorld is added to 2 molecules of water. After 3 hours of contact, the aluminum oxide * spheres have completely absorbed the solution. It is dried for 6 hours at 100 ° C. in a drying cabinet and then calcined for 2 hours at 400 ° C. under a stream of air, then
2 Stunden lang bei 500° C. Nach dem Abkühlen wird der Katalysator In das Dehydrlerungsreaktlonsgefaß gegeben, wo er In etwa 12 Stunden bei 530° C In einem Wasserstoffstrom von 50 I pro Stunde reduziert wird.For 2 hours at 500 ° C. After cooling down, the Put the catalyst into the dehydration reaction vessel, where he in about 12 hours at 530 ° C in a stream of hydrogen is reduced by 50 I per hour.
Der auf diese Weise erhaltene Katalysator enthält 0,2 Gew.-% Rhenium und 0,2 Gew.-% Zinn; seine Neutralisationswärme infolge Ämmcniakadsorption betragt 7 Kalorien pro Gramm, seine spezifische Oberflache 62 m2/g und sein Porenvolumen 54 cm3/100 g.The catalyst obtained in this way contains 0.2% by weight of rhenium and 0.2% by weight of tin; its heat of neutralization due Ämmcniakadsorption amounts to 7 calories per gram, its specific surface area 62 m 2 / g and its pore volume 54 cm3 / 100 g.
Man leite', die C1(r-CH-Fraktion auf einen Katalysator, und zwar mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 flüssigen Volumen pro Katalysatorvolumen und pro Stunde, bei einer Temperatur von 470° C, einem absoluten Druck von 1,5 Bar und mit einem Molverhältnis Wasserstoff/Cia-C|4-FraktIon von 10 am Eingang des Reak-Manage ', the C 1 ( rC H fraction on a catalyst, with a space velocity of 2 liquid volumes per volume of catalyst and per hour, at a temperature of 470 ° C, an absolute pressure of 1.5 bar and with a Molar ratio hydrogen / C ia -C | 4 fraction of 10 at the entrance of the reactor
tlonsgefaßes. Dann analysiert man die aus dem Reaktlonsgefaß ausfließenden flüssigen und gasförmigen Produkte als Funktion der Zeit, durch Brornzahl, Cttro?natographle. In Gasphase, Massenspektrometrle und magnetische Kernresonanzmessung: Die Ergebnisse sind In Tabelle I angegeben.clay vessel. Then one analyzes the one from the reaction vessel outflowing liquid and gaseous products as a function of time, by Brorn number, Cttro? natographle. In gas phase, mass spectrometry and magnetic Nuclear magnetic resonance measurement: The results are given in Table I.
Man stellt nach dem Verfahren von Beispiel 1 fünf Katalysatoren A, A2, A3, A4 und A5 her, deren Neutralisationswärme infolge Ammoniakadsorption etwa 7 Kalorien pro Gramm, deren spezifische Oberfläche etwa 62 m2/g und deren Porenvolumen etwa 54 cmVlOOg beträgt und deren Zusammensetzung (in Gewichtsanteilen) die folgende ist:Using the method of Example 1, five catalysts A, A 2 , A 3 , A 4 and A 5 are prepared, their heat of neutralization due to ammonia adsorption about 7 calories per gram, their specific surface area about 62 m 2 / g and their pore volume about 54 cmV100g and their composition (in parts by weight) is the following:
Das mit Katalysator A durchgeführte Beispiel wird vergleichshalber angeführt und gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung.The example carried out with catalyst A is given for the sake of comparison and does not belong to the present one Invention.
Man hat auf diese Katalysatoren die Cig-C^'FrakMon von Beispiel 1 unier den gleichen UmsetzungsbedlngUngen geleilet. Die Ergi'dnlsse gehen aus Tabelle I hervor.One has the Cig-C ^ 'FrakMon on these catalysts of Example 1 under the same implementation conditions. The results are shown in Table I.
Außerdem hat man zum Vergleich die io^
flon von Beispiel 1 unter den gleichen Bedingungen dieses Beispiels auch auf einen herkömmlichen Katalysa*
tor B geleitet, dir Aluminiumoxid und 0,296 Platin enU
hält. Der Katalysator B Ist nach einer Methode ähnlich der von Beispiel 1 hergestellt worden, wobei anstelleIn addition, one has the io ^ for comparison
Flon from example 1 under the same conditions of this example also passed on to a conventional catalyst B containing aluminum oxide and 0.296 platinum enU. The catalyst B was prepared by a method similar to that of Example 1, with instead
der Perrhenlumsäure 58 cm3 einer wäßrigen Lösung, die 7,7 cm3 einer Hexachlorplatinsäürelösung mit 2.6 Gew.-% Platin enthält, verwendet wurden. Der Katalysator B besitzt eine spezifische Oberfläche von 62 m2/g, ein Porenvolumen von 54 crnVJOQ g, und sölne Neutrale ·> satlonssvärme Infolge Ammoniakadsorption beträgt Kalorien pro Gramm.of the perrhenlumic acid 58 cm 3 of an aqueous solution containing 7.7 cm 3 of a hexachloroplatinic acid solution with 2.6% by weight of platinum were used. The catalyst B has a specific surface area of 62 m 2 / g, a pore volume of 54 cm / 50 g, and if it is neutrals, the heat due to ammonia adsorption is calories per gram.
Diese Ergebnisse zeigen, daß es vorteilhaft Ist, dem Rhenium ein Metall der Gruppen JÜ B,; IV B und V B beizugeben: Die Aktivität und Stabilität solcher Katalysatorefi Ist wesentlich besser, als wenn der Katalysator nur Rhenium (Katalysator A) oder nur Platin (Katalysator B) enthält.These results show that it is advantageous, the rhenium, a metal of the groups JÜ B; IV B and VB to be added: The activity and stability of such catalysts are significantly better than when the catalyst contains only rhenium (catalyst A) or only platinum (catalyst B).
Man geht wie In Beispiel 1 vor und stellt Katalysatoren C, Cj, C2, D, D1, D2, E, E| und Ej her, deren Neütrallsätlonswärme Infolge Ammonlakadsorptlon etwa 7 Kalorien pro Gramm, deren spezifische Ober^ flache siwa 65 ?™3/g-, tieren Porenvolumen 54 cmVlOO g beträgt und deren Zusammensetzung (in Gewlchtsantellen) die folgende Ist:Proceed as in Example 1 and provide catalysts C, Cj, C 2 , D, D 1 , D 2 , E, E | and Ej her, whose neutral heat of ammonia due to ammonia adsorption is about 7 calories per gram, whose specific surface area is 65? 3 / g-, animal pore volume is 54 cmV100 g and whose composition (in weight cells) is the following:
0,2% Iridium - 0,295 Molybdän 0,2% Iridium - 0,2% Molybdän - 0,2% Thallium 0,2% iridium - 0,2% Molybdän - 0,2% Indium0.2% iridium - 0.295 molybdenum 0.2% iridium - 0.2% molybdenum - 0.2% thallium 0.2% iridium - 0.2% molybdenum - 0.2% indium
0,2% Palladium - 0,2% Rhenium 0,2% Palladium - 0,2% Rhenium - 0,2% Germanium
0,2% Palladium - 0,2% Rhenium - 0,2% Zinn0.2% palladium - 0.2% rhenium 0.2% palladium - 0.2% rhenium - 0.2% germanium
0.2% palladium - 0.2% rhenium - 0.2% tin
0,2% Platin - 0,2% Wolfram0.2% platinum - 0.2% tungsten
0,2% Platin - 0,2% Wolfram - 0,2% Gallium 0,2% Platin - 0,2% Wolfram - 0,2% Antimon0.2% platinum - 0.2% tungsten - 0.2% gallium 0.2% platinum - 0.2% tungsten - 0.2% antimony
Die Katalysatoren C, C|, C3, O, Df, D1 wurden bei einer Temperatur von 5J0° C reduziert, die Katalysatoren E, E, und E2 bei 560° C.The catalysts C, C |, C 3 , O, D f , D 1 were reduced at a temperature of 50 ° C, the catalysts E, E, and E 2 at 560 ° C.
Diese 9 Katalysatoren wurden für die Dehydrierung der Cio-Cu-Ffakllon von Beispiel 1 unter den lh Beispiel 1 angegebenen Urhsetzungsbedinguhgen verwendet.These 9 catalysts were used for dehydrogenation the Cio-Cu-Fakllon of Example 1 under the lh example 1 is used.
Die mit den Katalysatoren C, D und E durchgeführten Beispiele gehören nicht zu der Erfindung und werden verglelchshalber angeführt. Die Ergebnisse sind aus Tabelle II ersichtlich.Those carried out with catalysts C, D and E. Examples do not belong to the invention and are given by way of comparison. The results are shown in Table II.
Die Ergebnisse in Tabelle II zeigen zunächst, wie wichtig es sein kann, einem Katalysator, der zum einen ein Metall der Gruppen VI A oder VII A und zum anderen ein Metall der Gruppen III B, IV B oder V B enthält, ein Metal! der Πηιηηβ VIII zii7uset7en: Die Katalysatoren C. und C2 (Tabelle II), von denen der eine Palladium, Rhenium und Germanium, der andere Palladium, Rhenium und Zinn enthält, zeltigen beide bessere Ergebnisse als die Katalysatoren A1 und A) (Tabelle I), die Rhenium und Germanium bzw. Rhenium und Zinn enthalten. Die Ergebnisse von Tabelle II zeigen auch, daß die Katalysatoren, die zugleich ein Metall der Gruppe VIII, ein Metall der Gruppen VI A oder VII A und ein Metall der Gruppen III B, I"-' B oder V B enthalten, besser sind als die Katalysatoren, die folgende Metalle enthalten:The results in Table II show first of all how important it can be to use a metal! the Πηιηηβ VIII zii7uset7en: The catalysts C. and C 2 (Table II), one of which contains palladium, rhenium and germanium, the other palladium, rhenium and tin, both give better results than the catalysts A 1 and A) (Table I), which contain rhenium and germanium or rhenium and tin. The results of Table II also show that the catalysts which simultaneously contain a Group VIII metal, a Group VI A or VII A metal and a Group III B, I "- 'B or VB metal are better than that Catalysts containing the following metals:
C1 C 1
D1 D 1
D,D,
50
200
40050
200
400
5050
200200
400400
5050
200200
400400
5050
200200
400400
5050
200200
400400
5050
200200
400400
5050
200200
400400
80
84,6 88,3 89.980
84.6 88.3 89.9
56,5 59.6 64.6 66,756.5 59.6 64.6 66.7
59.9 63.3 68,5 71.159.9 63.3 68.5 71.1
69,5 74,2 79,4 81,869.5 74.2 79.4 81.8
50,1 53,6 59
60.950.1 53.6 59
60.9
59,6 63
68,5 71,459.6 63
68.5 71.4
74,7 78,7 83
85,674.7 78.7 83
85.6
18,3 14,6 11,5 1018.3 14.6 11.5 10
35.4 33,2 29,8 28.435.4 33.2 29.8 28.4
33 30.7 27 25.233 30.7 27 25.2
26,3 22,9 18,9 1726.3 22.9 18.9 17
39,6 373 33,7 32,439.6 373 33.7 32.4
33,2 30,9 27 2533.2 30.9 27 25
22,5 19,4 16 13,822.5 19.4 16 13.8
0,4 0,2 0,1 0,10.4 0.2 0.1 0.1
1,3 1,2 0,9 0,81.3 1.2 0.9 0.8
1,2 I1.2 I.
0,8 0,60.8 0.6
0,7 0,5 030.7 0.5 03
0,20.2
U 1,5 U 1,1U 1.5 U 1.1
1,2 11.2 1
0,8 0,60.8 0.6
tudo
0,2 0,1 0,2
0,10.2 0.1 0.2
0.1
1,1
I1.1
I.
0.8
0.70.8
0.7
0.8
0.6
0.50.8
0.6
0.5
0,6
0,4
0,2
Ό,20.6
0.4
0.2
Ό, 2
1,4
1,2
1
0,91.4
1.2
1
0.9
0,8
0,6
040.8
0.6
04
0,4
03
0,1
0.10.4
03
0.1
0.1
0.9
0.4
0.10.9
0.4
0.1
5,3
4,6
3,5
3,15.3
4.6
3.5
3.1
4.5
3.8
2,8
2.34.5
3.8
2.8
2.3
2.6
1,8
I
0,72.6
1.8
I.
0.7
6,7
5,9
4,7
436.7
5.9
4.7
43
4,6
3,9
2,8
2,24.6
3.9
2.8
2.2
1,71.7
0,6
0.30.6
0.3
0.2 0.10.2 0.1
0,4 0.4 0,4 0,30.4 0.4 0.4 0.3
0,4 0.4 0,3 0.30.4 0.4 0.3 0.3
0,3 0,2 0,2 0,10.3 0.2 0.2 0.1
04 0,4 0,4 04 0.4 0.4
0,4 0,4 03 030.4 0.4 03 03
0,2 0,2 0,1 O.I0.2 0.2 0.1 O.I
- entweder nur ein Metall der Gruppe VIII (vgl. die z. B. mit den Katalysatoren Ci, C2, D|, D2, E| und E2 und die mit dem Katalysator B der Tabelle I erzielten Ergebnisse)- Either only one metal from group VIII (see, for example, the results obtained with the catalysts Ci, C 2 , D |, D 2 , E | and E 2 and the results obtained with the catalyst B of Table I)
- oder nudeln Metall der Gruppe VI A oder VlI A (vgl. die z. B. mit den Katalysatoren C1, C2, D,, D3, E| und E2 und die mit dem Katalysator A von Tabelle I erzielten Ergebnisse)- or noodles metal of group VI A or VI A (cf. the results obtained with the catalysts C 1 , C 2 , D, D 3 , E | and E 2 and the results obtained with the catalyst A of Table I, for example )
- oder ein Metall der Gruppe VIII und ein Metall der Gruppen VI A oder VII A (vgl. die z. B. mit den Katalysatoren C|. C2, D|, D2, Ei und E2 und die mit den Katalysatoren Ci, D und E erzielten Ergebnisse).- Or a metal from group VIII and a metal from groups VI A or VII A (cf., for example, those with catalysts C |. C 2 , D |, D 2 , Ei and E 2 and those with catalysts Ci , D and E obtained).
Beispiele 4 und 5Examples 4 and 5
Ulese Beispiele werden zum Vergleich angeführt und gehören nicht In den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Ulese examples are given for comparison and do not belong within the scope of the present invention.
Man geht wie In Beispiel 1 vor und stellt einen Katalysator Dj her, der 0,2 Gew.-% Platin, 0,2 Gew.-% Wolfram und 0,2 Gew.-% Gallium enthält.The procedure is as in Example 1 and a catalyst is provided Dj her, the 0.2 wt .-% platinum, Contains 0.2 wt% tungsten and 0.2 wt% gallium.
Der Träger dieses Katalysators besteht aus ε-AlumlnI-umoxld mit einer spezifischen Oberfläche von 230 m2/g und einem Gesamtporenvolumen von 0,57 cmVg. (84SS dieses Porenvolumens entsprechen Poren mit einem mittleren Durchmesser von 50 bis 150 A). Die Neutrallsatlonswärme Infolge Ammoniakadsorption betrug bei diesem Aluminiumoxid 15 Kalorien pro Gramm. Dieser katalysator wurde in einem Wassersioffsirom bei einer Temperatur von 530° C reduziert. Der Katalysator hatte eine Neutrallsatlonswärme Infolge Ammoniakadsorption von 15 Kalorien pro Gramm, seine spezifische Oberfläche betrug 215 mVg und sein Porenvolumen 0,55 cmVg.The support of this catalyst consists of ε-aluminum oxide with a specific surface area of 230 m 2 / g and a total pore volume of 0.57 cmVg. (84SS of this pore volume correspond to pores with an average diameter of 50 to 150 Å). The neutral ion heat due to ammonia adsorption was 15 calories per gram for this alumina.This catalyst was reduced in a hydrogen syrup at a temperature of 530 ° C. The catalyst had a neutral temperature due to ammonia adsorption of 15 calories per gram, its specific surface area was 215 mVg and its pore volume was 0.55 cmVg.
Unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 stellt man einen Katalysator D4 mit 0,2 Gew.-56 Platin, 0,2 Gew.-% Wolfram und 0,2 Gew.-% Gallium her. Der Träger dieses Katalysators besteht aus Aluminiumoxid Im Übergangszustand mit einer spezifischen Oberfläche von 130 mVg und einem Gesamtporenvolumen von 0,95 cm3/g. Der Katalysator D4 wurde In einem Wasserstoffstrom bei einer Temperatur von 530° C reduziert. Er hatte eine Neutrallsatlonswärme Infolge Ammoniakadsorption von 12 Kalorien pro Gramm, seine spezifische Oberfläche betrug 120 mVg und sein Porenvolumen 0,90 cmVg. Man leitet auf diese Katalysatoren D3 und D4 die Cio-C14-Fraktion von Beispiel 1.Using the procedure of Example 1, a catalyst D 4 is prepared having 0.2 wt.% Platinum, 0.2 wt.% Tungsten, and 0.2 wt.% Gallium. The support of this catalyst consists of aluminum oxide in the transition state with a specific surface of 130 mVg and a total pore volume of 0.95 cm 3 / g. The catalyst D 4 was reduced in a stream of hydrogen at a temperature of 530 ° C. It had a neutral temperature due to ammonia adsorption of 12 calories per gram, its specific surface area was 120 mVg and its pore volume was 0.90 cmVg. The Cio-C 14 fraction from Example 1 is passed onto these catalysts D 3 and D 4.
Die Umsetzungsbedingungen sind die von Beispiel 1. Die Leistungen dieser Katalysatoren D3 und D4, vergllchen mit denen des Katalysators D| von Beispiel 6, sind In Tabelle III angegeben.The reaction conditions are those of Example 1. The performance of these catalysts D 3 and D 4 , compared with that of catalyst D 1 of Example 6 are given in Table III.
offensichtlich. Um eine starke Verminderung der Selektivität zu vermeiden, muß man einen Träger geringer Azidität verwenden, dessen Nesitrslisatioriswärme Infolge-Ammoniakadsorption unterhalb 10 Kalorien pro Gramm Hegtapparently. In order to avoid a severe decrease in selectivity, one must use a carrier of low acidity use whose Nesitrslisatioriswärme due to ammonia adsorption below 10 calories per gram
Dieses Beispiel gehört nicht zu der Erfindung.
Man geht wie in Beispiel 1 vor und stellt unter Verwendung des °-AliimlnliimnYlritr3gp.rg YOQ Beispiel 4
drei Katalysatoren D5, D6 und D7 der folgenden Zusammensetzung (In Gewichtsanteilen) Tier
This example does not belong to the invention.
The procedure is as in Example 1 and using the ° -AliimlnliimnYlritr3gp.rg YOQ Example 4 three catalysts D 5 , D 6 and D 7 of the following composition (in parts by weight) animal
1212th
0,2% Platin, 0,2% Wolfram, 0,2% Gallium,
1% Lithium0.2% platinum, 0.2% tungsten, 0.2% gallium,
1% lithium
0,2% Platin, 0,2% Wolfram, 0,2% Gallium,
1% Natrium0.2% platinum, 0.2% tungsten, 0.2% gallium,
1% sodium
0,2% Platin, 0,2% Wolfram, 0,2% Gallium,
1% Kalium0.2% platinum, 0.2% tungsten, 0.2% gallium,
1% potassium
Die Katalysatoren D5, D6 und D7 haben eine Neutralisationswärme Infolge Ammoniakadsorption vonThe catalysts D 5 , D 6 and D 7 have a heat of neutralization due to ammonia adsorption of
10 Kalorien pro Gramm, eine spezifische Oberfläche von etwa 215 rnVg <md ein Porenvolumen von etwa 0,55 cmVg.10 calories per gram, a specific surface area of about 215 rnVg <md a pore volume of about 0.55 cmVg.
Die Redukllonstemperatur dieser drei Katalysatoren betrug 530° C. Man hat auf diese drei Katalysatoren die Cl(rC,4-Ffaktlort von Beispiel 1 geleitet.The reduction temperature of these three catalysts was 530 ° C. The C l (r C, 4-factor from Example 1) was passed onto these three catalysts.
Die Umsetzungsbedingungen sind die von Beispiel 1, die Ergebnisse gehen aus Tabelle IV hervor.The implementation conditions are those of Example 1, the results are shown in Table IV.
I. J » / *
I. J
I,' * **
I, '
ZUU • \ Λ / ν
ZUU
Man kann die Azidität von sauren Trägern durch Beigabe von alkalischen Elementen erheblich herabsetzen. Dadurch wird die Selektivität der Katalysatoren erhöht. Jedoch liegen die Ergebnisse beträchtlich unter denen, die mit Trägern erzielt wurden, welche von Anfang an jchwach sauer waren, d. h. mit erfindungsgemäßen Trägern. One can reduce the acidity of acidic carriers by adding them of alkaline elements. This increases the selectivity of the catalysts. However, the results are well below those obtained with carriers made from the start j were weakly angry, d. H. with carriers according to the invention.
Man will ein Benzin des Steam Cracking dehydrieren. Die Charge hat die folgerte Zusammensetzung (In Gewichtsanteilen):One wants to dehydrate a gasoline from steam cracking. The batch has the inferred composition (In Parts by weight):
Aromate 74,4%Aromatics 74.4%
Naphthene 16,6%Naphthenes 16.6%
Paraffine 9%Paraffins 9%
Die Hauptmerkmale waren die folgenden:The main features were the following:
groß wie das Katalysatorvolumen, und das Molverhältnis Wasserstoff/Charge beträgt 5.as large as the catalyst volume, and the molar ratio Hydrogen / batch is 5.
Die Ergebnisse sind In Tabelle V aufgeführt.The results are shown in Table V.
Bromzahl
Anteil an Maleinsäureanhydrid
Potentieller Gummlanteli
Destillation ASTMBromine number
Content of maleic anhydride
Potential Gummlanteli
Distillation ASTM
AnfangspunktStarting point
Endpunkt
GesamtschwefelgehaltEnd point
Total sulfur content
0,20.2
52° C
151° C
2 Gew.-ppm52 ° C
151 ° C
2 ppm by weight
Man leitet diese Charge mlt Wasserstoff durch ein Reaktionsgefäß, und zwar bei einer mittleren Temperatur von 560° C, Eintrittstemperatur 580° C, Austrittstemperatur 530° C). Man verwendet die Katalysatoren, A, Ai, A2 und A3 der Beispiele 1 und 2 sowie einen nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellten, 0,2% Rhenium und 0,2% Thallium enthaltenden Katalysator A6, dessen Neutralitätswärme Infolge Ammoniakadsorption etwa 7 Kalorien pro Gramm, dessen spezifische Oberfläche etwa 62 m2/g und dessen Porenvolumen etwa 54 cmVlOOg beträgt. Der Druck beträgt 15 Ba?, der stündliche Volumendurchsatz der Charge Ist zweimal soThis batch of hydrogen is passed through a reaction vessel at an average temperature of 560 ° C., inlet temperature 580 ° C., outlet temperature 530 ° C.). The catalysts A, Ai, A 2 and A 3 of Examples 1 and 2 and a catalyst A 6 prepared by the method of Example 1 and containing 0.2% rhenium and 0.2% thallium, whose heat of neutrality is due to ammonia adsorption, are used 7 calories per gram, the specific surface of which is about 62 m 2 / g and the pore volume of which is about 54 cmV100g. The pressure is 15 Ba ?, the hourly volume throughput of the batch is twice that
Unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 1 stellt man vier Katalysatoren F, F|, G und G1 her, deren Neutrallsatlonswärme infolge Ammoniakadsorption etwa 7 Kalorien pro Gramm, deren spezifische Oberfläche etwa 62 m2/g und deren Porenvolumen etwa 54 cmVlOO g beträgt und deren Zusammensetzung (In Gewichtsanteilen) die folgende ist:Using the method of Example 1, four catalysts F, F |, G and G 1 are prepared whose neutral heat of air due to ammonia adsorption is about 7 calories per gram, whose specific surface area is about 62 m 2 / g and whose pore volume is about 54 cmV100 g whose composition (in parts by weight) is the following:
F
F,
GF.
F,
G
0,2% Molybdän0.2% molybdenum
0,2% Molybdän und 0,2% Gallium0.2% molybdenum and 0.2% gallium
0,2% Wolfram0.2% tungsten
0,2% Wolfram und 0,2% Germanium0.2% tungsten and 0.2% germanium
Auf diese Katalysatoren hat man die C10-Ci4-Fraktion von Beispiel 1 geleitet, und zwar unter den gleichen Umsetzungsbedingungen. Die Ergebnisse sind In Tabelle VI aufgeführt. The C 10 -Ci4 fraction from Example 1 was passed onto these catalysts, under the same reaction conditions. The results are shown in Table VI.
Unter dem Ausdruck »Kalorie« Ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die sog. Gramm-Kalorie, auch kleine Kalorie genannt, zu verstehen.In the context of the present disclosure, the term “calorie” includes the so-called gram calorie, too called small calorie, understand.
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